耙機(jī)扭矩檢測(cè)系統(tǒng)故障分析及優(yōu)化改造

黎福君

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司 廣西德保 533700）

耙機(jī)扭矩檢測(cè)系統(tǒng)故障分析及優(yōu)化改造

黎福君

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司 廣西德保 533700）

本文通過(guò)對(duì)我公司氧化鋁廠(chǎng)沉降槽耙機(jī)扭矩檢測(cè)系統(tǒng)原理及使用中的出現(xiàn)故障分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定設(shè)備的選型優(yōu)化改造方案，通過(guò)改造優(yōu)化后扭矩系統(tǒng)故障明顯率減少，保證了沉降耙機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，具有廣泛的推廣意義。

耙機(jī)；扭矩檢測(cè)系統(tǒng)；故障；改造

1 前言

沉降耙機(jī)是氧化鋁廠(chǎng)沉降槽重要的攪拌設(shè)備，其作用是將沉降槽底部泥層送到底流泵進(jìn)口處，有利于沉降槽赤泥的排出，保證沉降槽泥液平衡。扭矩檢測(cè)控制系統(tǒng)是保護(hù)耙機(jī)安全運(yùn)行的儀表監(jiān)控設(shè)備，當(dāng)扭矩達(dá)到設(shè)定高、低報(bào)或者扭矩系統(tǒng)故障時(shí)，則聯(lián)鎖耙機(jī)跳停，保護(hù)設(shè)備。如果正常生產(chǎn)中耙機(jī)突然跳停，恢復(fù)不及時(shí)，將會(huì)影響生產(chǎn)指標(biāo)控制，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致結(jié)疤沉槽，所以氧化鋁廠(chǎng)沉降槽耙機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。

2 耙機(jī)扭矩檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

扭矩檢測(cè)系統(tǒng)分為兩單元，一個(gè)檢測(cè)變送單元主要包括扭矩檢測(cè)及變送器為一體的傳感器；另一個(gè)單元為控制單元，現(xiàn)場(chǎng)有獨(dú)立控制箱，由信號(hào)報(bào)警設(shè)定器、信號(hào)隔離器、繼電器、變壓器組成。

圖1 耙機(jī)扭矩檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

其工作原理是安裝在電機(jī)聯(lián)軸器固定端傳感器檢測(cè)到電機(jī)耙機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩后，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大及變送器將4～20mA信號(hào)傳輸進(jìn)入信號(hào)隔離器。經(jīng)信號(hào)隔離后，一路輸出4～20mA模擬信號(hào)給主控室DCS用于扭矩測(cè)量值顯示，另一路輸出4～20mA模擬給信號(hào)報(bào)警設(shè)定器，經(jīng)報(bào)警設(shè)定器后，當(dāng)測(cè)量值信號(hào)達(dá)到預(yù)設(shè)定報(bào)警值WT≤3.5mA或18.4mA≤WT將輸出報(bào)警信號(hào)至相應(yīng)繼電器線(xiàn)圈A1/A2端，繼電器線(xiàn)圈失/得電，常閉/常開(kāi)點(diǎn)觸動(dòng)作，切斷電氣接入的220V控制線(xiàn)路，聯(lián)鎖耙機(jī)跳停?；蛘吲ぞ貦z測(cè)控制系統(tǒng)中某個(gè)部件及線(xiàn)路出現(xiàn)故障時(shí)，也將切斷電氣也將引起耙機(jī)跳停。

3 存在問(wèn)題分析

近年來(lái)耙機(jī)扭矩檢測(cè)系統(tǒng)故障頻發(fā)，其中2014年沉降槽20臺(tái)耙機(jī)共跳停31次，因扭矩檢測(cè)系統(tǒng)故障引起跳停16次，占總跳停數(shù)51%，扭矩檢測(cè)系統(tǒng)故障是造成耙機(jī)跳停的主要原因之一，耙機(jī)跳停需要檢查處理，也增加了儀表人員維護(hù)工作量。為此，生產(chǎn)單位和儀表設(shè)備維護(hù)部門(mén)要求減少儀表設(shè)備故障，保證耙機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

扭矩檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，影響其正常運(yùn)行的因素并不多，只要找準(zhǔn)方向，可解決引起故障的主要問(wèn)題。外部因素影響扭矩檢測(cè)系統(tǒng)的通過(guò)對(duì)2014年扭矩檢測(cè)控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成部件故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)報(bào)警設(shè)定器、信號(hào)隔離器以及線(xiàn)路故障，這3項(xiàng)占扭矩檢測(cè)控制系統(tǒng)總故障率87.5%。

圖2 扭矩檢測(cè)控制系統(tǒng)內(nèi)部器件故障比例

說(shuō)明耙機(jī)扭矩檢測(cè)系統(tǒng)故障主要來(lái)源是報(bào)警設(shè)定器，信號(hào)隔離器和線(xiàn)路故障，只要減少報(bào)警設(shè)定器，隔離器、線(xiàn)路故障，就可以減少扭矩系統(tǒng)故障。

（1）報(bào)警設(shè)定器故障率最高，報(bào)警設(shè)定器是扭矩檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵器件，報(bào)警設(shè)定器的的穩(wěn)定性非常重要。主要表現(xiàn)為安裝使用前檢查校驗(yàn)是完好，使用一段時(shí)間后容出現(xiàn)死機(jī)報(bào)故障，重啟后又恢復(fù)正常。從部分故障的器件拆出檢查，電子元件明顯有老化、電容鼓包等現(xiàn)象，而從更換記錄查看，并未達(dá)到周期壽命期限，且工作環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)都在允許范圍內(nèi)，分析認(rèn)為是部分器件電子電路存在質(zhì)量問(wèn)題引起。而且還發(fā)現(xiàn)報(bào)警設(shè)定器和信號(hào)隔離器為配套使用器件，但是由于訂貨批次不同，部分備件精度等級(jí)并不完全匹配，如報(bào)警設(shè)定精度等級(jí)為±0.2%，而與之配套使用的信號(hào)隔離器精度為±0.5%Fs，經(jīng)查相關(guān)資料，備件儀表精度不匹配導(dǎo)致傳輸信號(hào)會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確情況，設(shè)備性能不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)誤報(bào)警故障。

（2）線(xiàn)路存在缺陷。從扭矩傳感器變送單元來(lái)的4～20mA扭矩模擬信號(hào)接入信號(hào)隔離器輸入端，經(jīng)隔離器后一路輸出4～20mA給主控室DCS用于扭矩測(cè)量值顯示，另一路輸出4～20mA給信號(hào)報(bào)警設(shè)定器做報(bào)警輸出控制聯(lián)鎖耙機(jī)運(yùn)行，線(xiàn)路過(guò)于繁瑣，輸入輸出信號(hào)線(xiàn)過(guò)于集中在信號(hào)隔離器上，一旦隔離器出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)扭矩系統(tǒng)控制箱內(nèi)報(bào)警設(shè)定器和主控室DCS同時(shí)信號(hào)故障，則耙機(jī)跳停。

4 技術(shù)改造方案

通過(guò)沉降槽扭矩檢測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境特點(diǎn)，以及在該系統(tǒng)中原隔離器和報(bào)警設(shè)定器使用中出現(xiàn)的故障問(wèn)題分析，我們得出了導(dǎo)致扭矩系統(tǒng)故障頻發(fā)的主要原因是器件質(zhì)量差，部分備件精度不匹配、器件之間信號(hào)連接線(xiàn)過(guò)于繁鎖、輸入輸出信號(hào)線(xiàn)過(guò)于集中在信號(hào)隔離器，導(dǎo)致扭矩檢測(cè)系統(tǒng)容易出故障，引起耙機(jī)跳停。

（1）針對(duì)報(bào)警設(shè)定器器件質(zhì)量差、報(bào)警設(shè)定器與信號(hào)隔離器備件精度不匹配問(wèn)題，通過(guò)研究調(diào)查后決定對(duì)原報(bào)警設(shè)定器、信號(hào)隔離器重新選型，選用具有報(bào)警及信號(hào)隔離功能為一體南京優(yōu)倍NPGL-C11AAD智能型隔離器，通過(guò)選用該智能隔離器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的隔離器及報(bào)警輸出功能，也解決備件質(zhì)量差和備件性能不匹配問(wèn)題。

該新型智能隔離器適用于與單元組合儀表及DCS，PLC等系統(tǒng)配套使用，在油田、石化、制造、電力、冶金等行業(yè)的重大工程中有著廣泛應(yīng)用，其主要技術(shù)特點(diǎn)是該智能隔離器采用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，具備了傳統(tǒng)模擬隔離器所不具備的多項(xiàng)先進(jìn)性能，在對(duì)高、低頻干擾信號(hào)的抑制方面均有著優(yōu)異表現(xiàn)，內(nèi)部采用數(shù)字化調(diào)校、無(wú)零點(diǎn)及滿(mǎn)度電位器、自動(dòng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)零點(diǎn)，這些技術(shù)特點(diǎn)的應(yīng)用使產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性得到科學(xué)的保證。

經(jīng)咨詢(xún)廠(chǎng)商和向試用過(guò)該器件的用戶(hù)了解到，新型智能隔離器性能穩(wěn)定，故障率較少，更換新型隔離器，可減少護(hù)量和備件消耗，而且新型智能隔離器校驗(yàn)方便不易損壞，提供RS-458通訊接口用手操器在線(xiàn)故障處理，檢修時(shí)不影響生產(chǎn)（如表1）。

表1

通過(guò)選用一體型信號(hào)隔離器后可拆除原報(bào)警設(shè)定器和信號(hào)隔離器，至少直接減少扭矩系統(tǒng)故障31.5%。且新型智能報(bào)警設(shè)定器備件采購(gòu)費(fèi)用比原信號(hào)隔離器和報(bào)警設(shè)定器費(fèi)用低，可減少備件成本。

（2）針對(duì)線(xiàn)路存在缺陷問(wèn)題，器件之間信號(hào)連接線(xiàn)過(guò)于繁鎖、輸入輸出信號(hào)線(xiàn)過(guò)于集中在信號(hào)隔離器，我們對(duì)原設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分析后，決定進(jìn)行線(xiàn)路整改，在安裝新型隔離器后，將原多余的信號(hào)線(xiàn)拆除，利用新型智能隔離器特點(diǎn)，將傳感器來(lái)信號(hào)線(xiàn)直接接入新智能報(bào)警設(shè)定器輸入端，經(jīng)隔離器后輸出一路4～20mA信號(hào)給主控DCS顯示，分散了線(xiàn)路輸出部分，簡(jiǎn)化了信號(hào)線(xiàn)路，減少因隔離器故障而引報(bào)警設(shè)定器及主控DCS信號(hào)同時(shí)故障。

圖3

5 改造實(shí)施及效果

2015年7月首先對(duì)沉降Ns150槽扭矩檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施改造，到8月28日已完成20臺(tái)沉降槽扭矩檢測(cè)系統(tǒng)的改造工作，改造至今，沉降槽耙因扭矩檢測(cè)系統(tǒng)故障引起耙機(jī)跳停共出現(xiàn)2次，而實(shí)施改造前同期有10次跳停，實(shí)施改造后，沉降槽耙機(jī)因扭矩檢測(cè)控制系統(tǒng)故障跳停次數(shù)大幅度減少，這說(shuō)明了我們的備件重新選型及線(xiàn)路優(yōu)化的改造是成功的，且效果明顯。

通過(guò)改造后，扭矩檢測(cè)控制系統(tǒng)儀表故障減少，直接減少儀表維護(hù)工作量。也產(chǎn)生了直接經(jīng)濟(jì)效益，每年節(jié)約易損件、備件采購(gòu)費(fèi)用約2.072萬(wàn)元。最重要的是減少沉降槽耙機(jī)跳停次數(shù)，保障耙機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，保證氧化鋁生產(chǎn)指標(biāo)控制。

6 結(jié)束語(yǔ)

扭矩檢測(cè)控制系統(tǒng)在冶金、化工、制造業(yè)等領(lǐng)域的大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的機(jī)械裝置上面廣泛應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中難免發(fā)生各種故障導(dǎo)致設(shè)備跳停，對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行正確分析，做出合理的技術(shù)改造會(huì)收到良好的效果，扭矩檢測(cè)控制系統(tǒng)還有很多可以改進(jìn)的地方，需要我們的不斷的去研究探索。

[1]孫傳友.現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)及儀表.高等教育出版社，2012，2.

[2]馮旭剛.冶金石灰窯多參數(shù)檢測(cè)與質(zhì)量控制理論及技術(shù)研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)，2011（05）.

TH823.4

A

1004-7344（2016）14-0224-02

2016-4-18

黎福君（1984-），男，助理工程師，大專(zhuān)，主要從事工業(yè)儀表及自動(dòng)化研究方面工作。